(57)【要約】【課題】加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムを提供する。【解決手段】加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムであり、燃料電池ユニットのアノードガス出口から排出される未反応アノードガスを当該加湿装置に送るため、加湿装置の未反応ガス入口を未反応ガス排気管に連結した。前記加湿装置は、前記未反応アノードガスの相対湿度と温度を調節すると共に、調節した未反応アノードガスを排出する。【選択図】図３
2007299737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードガス供給源が供給するアノードガスを、アノードガス吸気管で燃料電池に送るためのアノードガス入口と、未反応アノードガスの排出に用いるアノードガス出口と、カソードガスの吸気に用いるカソードガス入口と、未反応カソードガスの排出に用いるカソードガス出口と、前記アノードガス出口に接続し、前記燃料電池ユニットが排出する未反応アノードガスを送るために用いる未反応アノードガス排気管とを含む燃料電池ユニットと、前記未反アノードガス排気管に接続し、未反応アノードガスを加湿装置に送るために用いる未反応ガス入口と、加湿未反応ガス出口と、カソードガス供給源が前記加湿装置に供給して湿度調整を行なうカソードガスを、カソードガス供給管で送るためのカソードガス源入口と、カソードガス吸気管で前記燃料電池ユニットのカソードガス入り口に接続し、前記加湿カソードガスを前記燃料電池ユニットに送るための加湿カソードガス出口とを含む加湿装置とを含んだ、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムであって、
前記加湿装置は、前記カソードガス供給源が供給するカソードガスの湿度を調整し、また未反応アノードガスとカソードガス供給源が供給するカソードガスの一部を混合して混合ガスにすると同時に、その湿度を調節する一方、前記加湿未反応ガス出口から、前記混合ガスを排出することを特徴とする、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム
【請求項２】
前記未反応カソードガスが前記カソードガス出口から大気中に排出されることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項３】
更に未反応カソードガス排気管を含み、前記未反応カソードガス排気管は、前記燃料電池ユニットのカソードガス出口と前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応カソードガスを前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムにおいて、
【請求項４】
更にガス混合装置を含み、前記ガス混合装置が、前記未反応アノードガス排気管、未反応カソードガス排気管、前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応アノードガスと未反応カソードガスを混合し、再び前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項３に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項５】
前記混合ガスが直接大気中に排出されることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項６】
前記未反応アノードガス排気管が、更に前記未反応アノードガスを加圧する加圧装置を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項７】
前記アノードガス供給源が水素吸蔵合金であり、水素ガスタンクの一つであることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項８】
前記カソードガス供給源が、酸素ガスタンク、送風機の一つであることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項９】
前記未反応ガス排気管が、更に未反応アノードガス回流管でアノードガス吸気管に接続し、前記アノードガス出口において排出される未反応アノードガスの一部を前記燃料電池ユニットに送るために用いることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１０】
更に水冷システムを含み、前記水冷システムが、冷却水装置が低温冷却水を前記燃料電池に送ることによって、前記燃料電池ユニットを冷却し、同時に、前記燃料電池ユニットを冷却した後に排出される高温冷却水を前記加湿装置に送って、前記加湿装置に高温の水源を供給することで、前記カソードガス源の湿度と温度を上げることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１１】
前記加湿装置に送られた高温冷却水が、更に冷却水回流ダクトを経て前記冷却水装置に送って冷却を行なうことを特徴とする、請求項１０に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１２】
アノードガス供給源が供給するアノードガスを、アノードガス吸気管で前記燃料電池に送るためのアノードガス入口と、未反応アノードガスの排出に用いるアノードガス出口と、カソードガス供給源が供給するカソードガスを、カソードガス吸気管で前記燃料電池に送るためのカソードガス入口と、未反応カソードガスの排出に用いるカソードガス出口と、前記アノードガス出口に接続し、前記燃料電池ユニットが排出する未反応アノードガスを送るために用いる未反応アノードガス排気管を含む燃料電池ユニットと、前記未反アノードガス排気管に接続し、未反応アノードガスを当該加湿装置に送るために用いる未反応ガス入口と、加湿未反応ガス出口とを含む加湿装置を含んだ、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムであって、
前記加湿装置の前記未反応アノードガス湿度、および濃度は、前記加湿未反応ガス出口から排出されることを特徴とする、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１３】
前記未反応カソードガスが前記カソードガス出口から大気中に排出されることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１４】
更に未反応カソードガス排気管を含み、前記未反応カソードガス排気管を、前記燃料電池ユニットのカソードガス出口と前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応カソードガスを前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１５】
更にガス混合装置を含み、前記ガス混合装置は、前記未反応アノードガス排気管、未反応カソードガス排気管、前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応アノードガスと未反応カソードガスを混合し、再び前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項１４に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１６】
前記未反応アノードガスを加湿装置で調節した後、直接大気中に排出することを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１７】
前記未反応アノードガス排気管には、更に前記未反応アノードガスを加圧する加圧装置を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１８】
前記アノードガス供給源は水素吸蔵合金であり、水素ガスタンクの一つであることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項１９】
前記カソードガス供給源は、酸素ガスタンク、送風機の一つであることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項２０】
前記未反応ガス排気管は、更に未反応アノードガス回流管でアノードガス吸気管に接続し、前記アノードガス出口において排出される未反応アノードガスの一部を前記燃料電池ユニットに送るために用いることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項２１】
更に水冷システムを含み、前記水冷システムは、冷却水装置が低温冷却水を前記燃料電池に送ることによって、前記燃料電池ユニットを冷却し、同時に、前記燃料電池ユニットを冷却した後に排出される高温冷却水を前記加湿装置に送って、前記加湿装置に高温の水源を供給することで、前記カソードガス源の湿度と温度を上げることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【請求項２２】
前記加湿装置に送られた高温冷却水は、更に冷却水回流ダクトを経て前記冷却水装置に送って冷却を行なうことを特徴とする、請求項２１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の燃料電池ユニットの未反応ガス排出処理技術に係り、特に加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した一種の燃料電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池(Fuel Cell)とは、電気化学反応によって、水素を含む燃料と空気を直接利用し電力を生産する一種の装置である。燃料電池は汚染が少なく、効率に優れる、エネルギー密度が高いなどのメリットがあることから、近年は各国による研究開発と普及の対象となっている。各種燃料電池のうちプロトン交換膜燃料電池(PEMFC)は動作温度が低く、起動も迅速で、体積と重量のエネルギー密度が高いため、産業的価値が最も大きい。
【０００３】
燃料電池は、その反応時に水素イオンの透過に頼って電気化学反応を完成させる。その電池特性と、たとえば温度、湿度、水素ガスの流量、空気の流量などの各動作条件は、一つ一つが互いに関係しあう。湿度について述べれば、前記燃料電池の高分子プロトン交換膜燃料電池を適切な動作湿度に維持して、ようやく前記燃料電池の優れた機能を保つことができる。温度についても同様に、適切な動作温度を維持する必要がある。
【０００４】
現在の技術を総括すると、燃料電池が適切な動作湿度と温度を維持するための既存の方法は、反応ガス供給ダクトに冷却水システムに連結する加湿装置を配置するというものである。前記方法は、前記冷却水システムが前記燃料電池を冷却した後に排出すれる高温冷却水（温度は約摂氏60〜70°）を前記加湿装置に送り、前記反応ガスが当該加湿装置を通過する時、その相対湿度と温度を高め、再び前記燃料電池に供給する。空気（酸素ガス）の供給を例とすれば、一般の方法は前記空気が燃料電池に進入する時、適切な相対湿度を得ることができるよう、送風機の後ろに前記加湿装置を配置し、それから燃料電池のカソードガス入口に接続する。
【０００５】
一方、燃料電池が排出する未反応アノードガスには、高い危険性（一部濃度が4％を上回る時、自然発火、爆発が起こりやすい）があることから、未反応カソードガスのように直接大気中にこれを排出することはできない。従って、燃料電池が排出する未反応アノードガスに的を絞った、適切な処理を行なう必要がある。既存の方法は、前記未反応アノードガスを当該燃料電池に戻すことにより、リサイクル利用する。しかし、この方法は、アノードガスの純度低下という問題（即ち有毒化）が生じやすい。また、上記を改良した方法では、一部の未反応アノードガスを燃料電池に回収するのみであり、その他部分の未反応アノードガスは、触媒式コンバータに送り再度処理を行なった上で大気中に排出される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、一部の未反応アノードガスを燃料電池に送ると同時に、その他の未反応アノードガスを触媒式コンバータに送り、再度処理を行なった上で大気中に排出する方法は、アノードガスの排出という問題を解決すると共に、一部アノードガスを効果的回収し利用することができるが、触媒式コンバータを設置するため巨額の予定外コストが必要となる。一方、前記燃料電池に供給する反応ガスの湿度を加湿装置で調整する方法は、既に成熟しているが、加湿装置と燃料電池の未反応ガスを組み合わせる技術は、まだ登場していない。
【０００７】
このため、本発明は危険性を有する未反応アノードガスを排出するため、燃料電池ユニットが排出する未反応ガスを処理する加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した、一種の燃料電池システムを提示することを目的とする。
【０００８】
本発明は、未反応アノードガスの処理に用いる既存の触媒式コンバータに変わって、燃料電池ユニットが排出する未処理ガスの処理コストを低減するため、未反応アノードガス排気管を有する一種の燃料電池システムを提示することを、もう一つの目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明は、アノードガス供給源が供給するアノードガスを、アノードガス吸気管で燃料電池に送るためのアノードガス入口と、未反応アノードガスの排出に用いるアノードガス出口と、カソードガスの吸気に用いるカソードガス入口と、未反応カソードガスの排出に用いるカソードガス出口と、前記アノードガス出口に接続し、前記燃料電池ユニットが排出する未反応アノードガスを送るために用いる未反応アノードガス排気管とを含む燃料電池ユニットと、前記未反アノードガス排気管に接続し、未反応アノードガスを加湿装置に送るために用いる未反応ガス入口と、加湿未反応ガス出口と、カソードガス供給源が前記加湿装置に供給して湿度調整を行なうカソードガスを、カソードガス供給管で送るためのカソードガス源入口と、カソードガス吸気管で前記燃料電池ユニットのカソードガス入り口に接続し、前記加湿カソードガスを前記燃料電池ユニットに送るための加湿カソードガス出口とを含む加湿装置とを含んだ、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムであって、前記加湿装置は、前記カソードガス供給源が供給するカソードガスの湿度を調整し、また未反応アノードガスとカソードガス供給源が供給するカソードガスの一部を混合して混合ガスにすると同時に、その湿度を調節する一方、前記加湿未反応ガス出口から、前記混合ガスを排出することを特徴とする、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１０】
請求項２の発明は、前記未反応カソードガスが前記カソードガス出口から大気中に排出されることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１１】
請求項３の発明は、更に未反応カソードガス排気管を含み、前記未反応カソードガス排気管は、前記燃料電池ユニットのカソードガス出口と前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応カソードガスを前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１２】
請求項４の発明は、更にガス混合装置を含み、前記ガス混合装置が、前記未反応アノードガス排気管、未反応カソードガス排気管、前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応アノードガスと未反応カソードガスを混合し、再び前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項３に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１３】
請求項５の発明は、前記混合ガスが直接大気中に排出されることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１４】
請求項６の発明は、前記未反応アノードガス排気管が、更に前記未反応アノードガスを加圧する加圧装置を含んでいることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１５】
請求項７の発明は、前記アノードガス供給源が水素吸蔵合金であり、水素ガスタンクの一つであることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１６】
請求項８の発明は、前記カソードガス供給源が、酸素ガスタンク、送風機の一つであることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１７】
請求項９の発明は、前記未反応ガス排気管が、更に未反応アノードガス回流管でアノードガス吸気管に接続し、前記アノードガス出口において排出される未反応アノードガスの一部を前記燃料電池ユニットに送るために用いることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１８】
請求項１０の発明は、更に水冷システムを含み、前記水冷システムが、冷却水装置が低温冷却水を前記燃料電池に送ることによって、前記燃料電池ユニットを冷却し、同時に、前記燃料電池ユニットを冷却した後に排出される高温冷却水を前記加湿装置に送って、前記加湿装置に高温の水源を供給することで、前記カソードガス源の湿度と温度を上げることを特徴とする、請求項１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００１９】
請求項１１の発明は、前記加湿装置に送られた高温冷却水が、更に冷却水回流ダクトを経て前記冷却水装置に送って冷却を行なうことを特徴とする、請求項１０に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２０】
請求項１２の発明は、アノードガス供給源が供給するアノードガスを、アノードガス吸気管で前記燃料電池に送るためのアノードガス入口と、未反応アノードガスの排出に用いるアノードガス出口と、カソードガス供給源が供給するカソードガスを、カソードガス吸気管で前記燃料電池に送るためのカソードガス入口と、未反応カソードガスの排出に用いるカソードガス出口と、前記アノードガス出口に接続し、前記燃料電池ユニットが排出する未反応アノードガスを送るために用いる未反応アノードガス排気管を含む燃料電池ユニットと、前記未反アノードガス排気管に接続し、未反応アノードガスを当該加湿装置に送るために用いる未反応ガス入口と、加湿未反応ガス出口とを含む加湿装置を含んだ、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムであって、前記加湿装置の前記未反応アノードガス湿度、および濃度は、前記加湿未反応ガス出口から排出されることを特徴とする、加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２１】
請求項１３の発明は、前記未反応カソードガスが前記カソードガス出口から大気中に排出されることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２２】
請求項１４の発明は、更に未反応カソードガス排気管を含み、前記未反応カソードガス排気管を、前記燃料電池ユニットのカソードガス出口と前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応カソードガスを前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２３】
請求項１５の発明は、更にガス混合装置を含み、前記ガス混合装置は、前記未反応アノードガス排気管、未反応カソードガス排気管、前記加湿装置の未反応ガス入口に接続して、未反応アノードガスと未反応カソードガスを混合し、再び前記加湿装置に送るために用いることを特徴とする、請求項１４に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２４】
請求項１６の発明は、前記未反応アノードガスを加湿装置で調節した後、直接大気中に排出することを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２５】
請求項１７の発明は、前記未反応アノードガス排気管には、更に前記未反応アノードガスを加圧する加圧装置を含むことを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２６】
請求項１８の発明は、前記アノードガス供給源は水素吸蔵合金であり、水素ガスタンクの一つであることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２７】
請求項１９の発明は、前記カソードガス供給源は、酸素ガスタンク、送風機の一つであることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２８】
請求項２０の発明は、前記未反応ガス排気管は、更に未反応アノードガス回流管でアノードガス吸気管に接続し、前記アノードガス出口において排出される未反応アノードガスの一部を前記燃料電池ユニットに送るために用いることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００２９】
請求項２１の発明は、更に水冷システムを含み、前記水冷システムは、冷却水装置が低温冷却水を前記燃料電池に送ることによって、前記燃料電池ユニットを冷却し、同時に、前記燃料電池ユニットを冷却した後に排出される高温冷却水を前記加湿装置に送って、前記加湿装置に高温の水源を供給することで、前記カソードガス源の湿度と温度を上げることを特徴とする、請求項１２に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【００３０】
請求項２２の発明は、前記加湿装置に送られた高温冷却水は、更に冷却水回流ダクトを経て前記冷却水装置に送って冷却を行なうことを特徴とする、請求項２１に記載の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムである。
【発明の効果】
【００３１】
既存の技術と比べ、本発明の加湿装置を燃料電池未反応ガス排出ダクトに連結した燃料電池システムは、反応ガスが前記加湿装置を通過する時、その相対湿度と温度を高めて再び前記燃料電池に供給することができ、燃料電池を適切な動作湿度と温度に維持することができる。かつ、未反応アノードガスの一部を前記燃料電池に送ることで、これをリサイクル利用することができる。更に、燃料電池が排出する未反応ガスの処理コストを低減するため、その他部分の未反応アノードガスを前記加湿装置に送り、加湿および希釈処理を行なった後、安全に大気中に排出する機能を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３３】
図１を参照されたい。燃料電池システム100は、燃料電池ユニット1、アノードガス供給源2、カソードガス供給源3、未反応アノードガス排気管4と加湿装置5を有する。
【００３４】
前記燃料電池ユニット1はアノードガス入口11を有し、かつ当該アノードガス供給源2が供給するアノードガスを、アノードガス吸気管21で当該燃料電池ユニット1に送る。当該燃料電池ユニット1は、更に未反応アノードガスの排出に用いるアノードガス出口12、カソードガスの吸気に用いるカソードガス入口13と、未反応カソードガスの排出に用いるカソードガス出口14を有する。
【００３５】
前記未反応アノードガス排気管4は、前記アノードガス出口12に接続し、前記燃料電池ユニット1が排出する未反応アノードガスを前記加湿装置5に送るために用いる。前記未反応アノードガス排気管4は、更に加圧装置41、ガス混合装置42と、未反応ガス排出量制御エレメント43を有する。その内、前記加圧装置41は、前記未反応アノードガスに適切な圧力を加え、その流動を加速するために用いる。前記ガス混合装置42は、前記混合装置42に送った未反応アノードガスと未反応カソードガスを混合するために用いる。また、前記未反応用アノードガス排出量制御エレメント43は、前記未反応アノードガスの排出量を制御するために用いる。
【００３６】
前記加湿装置5は、前記未反応アノードガス排気管4に接続し、未反応アノードガスを前記加湿装置5に送るために用いる未反応ガス入口51と、加湿未反応ガス出口52と、カソードガス供給源3が前記加湿器5へ供給して湿度の調整を行なうカソードガスを、カソードガス供給管31で送るカソードガス源入口53と、そして、前記燃料電池ユニット1のカソードガス位置口13に接続し、カソードガス吸気管32で当該加湿カソードガスを当該燃料電池ユニット1に送るための加湿カソードガス出口54とを有する。前記燃料電池システム100は、更に前記燃料電池ユニット1のカソードガス出口12と当該未反応アノードガス排気管4のガス混合装置42に接続する未反応ガス排気管33を有し、前記カソードガス出口12から排出した未反応カソードガスと未反応アノードガスを混合して混合ガスとした後、再び前記未反応ガス入口51から前記加湿装置5へ送る。
【００３７】
前記加湿装置5は、前記カソードガス供給管31から、前記カソードガス供給源3が供給する相対的に乾燥したカソードガスを吸気し、前記カソードガスの湿度を調節する。その後、前記カソードガス吸気管32で、相対的に湿度の高い加湿カソードガスを前記燃料電池ユニット1に送る。これによって、前記燃料電池ユニット1に適切な動作湿度を提供する。
【００３８】
前記加湿装置5は、前記ガス混合装置42が送った未反応アノードガスと未反応カソードガスを混合した混合ガスの湿度を調節する。また、前記加湿未反応ガス出口5から、前記混合ガスを排出する。前記ガス混合装置42の処理によって、危険性を有する未反応アノードガスの濃度を下げることができる。また、前記加湿装置5の加湿処理によって、更に未反応アノードガスの濃度を下げる（実際の応用では、その濃度を1％以下にする）と共に、相対湿度を更に高めてその危険性をより低下させ、安全に大気中へ排出することができる。
【００３９】
図２を参照されたい。燃料電池システム200と本発明第一実施例の燃料電池システム100との違いは、前記燃料システム200の未反応アノードガス排気管4が更に前記アノードガス吸気管21と接続する未反応アノードガス回流管44を有している点にある。
【００４０】
前記未反応アノードガス回流管44は、前記アノードガス吸気管21から前記燃料電池ユニット1に送る未反応アノードガスの一部を回収してリサイクル利用するために用いる。また、未反応アノードガスの一部は、依然として前記ガス混合装置42に送られ、未反応カソードガスと混合し、再び当該加湿装置5に送って処理し排出する。
【００４１】
図３を参照されたい。燃料電子システム300と本発明第二実施例の燃料電池システム200との違いは、前記燃料電池システム300が更に水冷システム6を連結している点にある。
【００４２】
前記水冷システム6の冷却装置61は、前記燃料電池ユニット1の反応時に生ずる高温を冷却し、前記燃料電池ユニット1の正常な動作を維持するため、冷却水給水ダクト62から低温冷却水を前記燃料電池ユニット1に提供する。また、前記加湿装置5に高温の水源を提供するため、前記燃料電池ユニット1を冷却した後に排出される高温冷却水を前記加湿装置5に送り、これにより前記カソードガスの湿度、および温度を高める。また、前記ガス混合装置42から送られる混合ガスの湿度も高める。前記加湿装置5に送った高温の冷却水は、更に冷却水回流ダクト63を経て当該冷却水装置へ送り冷却を行なう。水加圧装置64は、当該水冷システム6の冷却水に圧力を加え、その流動を速める。
【００４３】
上記実施例の未反応カソードガス排気管33は、未反応アノードガスと混合して未反応アノードガスの濃度を下げるためだけに、未反応カソードガスを前記ガス混合装置42に送る。実際の応用時には、前記カソードガス出口14が排出する未反応カソードガスは、直接大気中に排出することができる。また、前記ガス混合装置42が未反応アノードガスと混合するために用いるカソードガスは、直接大気中から取り入れてもよい（たとえば、前記ガス混合装置42には空気入口を別途開ける）。
【００４４】
その他、前記アノードガス供給源2と前記カソードガス供給源3は、前記燃料電池ユニット1に反応ガスを提供するためだけに用い、それぞれ水素吸蔵合金、窒素ガスタンク、または酸素ガスタンク、送風機に分けることができる。また、その他の周知のいかなる型式のガス供給源でもよい。前記ガス42も、未反応アノードガスと未反応カソードガスを供給するためだけに用いる。実際の応用時には、前記ガス混合装置はガスを混合する空間であればよく、またT形ジョイントで接続してもよい。前記未反応アノードガス排出量制御エレメント43も、未反応アノードガス排出量を制御するためだけに用いる。従って同じ目的と効果において、前記未反応アノードガス排出量制御エレメントは絞り弁、または電磁弁とすることができる。または、その他周知のいかなる型式の制御エレメントでもよい。
【００４５】
上記の比較的良好な実施例からも、本発明は燃料電池が適切な動作湿度と温度を維持するため、反応ガスが当該加湿装置を通過する時にその相対湿度と温度を高めて、再度当該燃料電池に供給することができる。かつ、未反応ガスの一部を燃料電池に送ることにより、リサイクル利用が可能となる。更に、燃料電池ユニットが排出する未処理ガスの処理コストを下げるため、未反応アノードガスのその他部分を加湿装置に送り加湿、および希釈を行なった後、安全に大気中に排出できる機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の第一の具体的な実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の第二の具体的な実施例を示す概略図である。
【図３】本発明の第三の具体的な実施例を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
100、200、300     燃料電池システム
1     燃料電池ユニット
11    アノードガス入口
12    アノードガス出口
13    カソードガス入口
14    カソードガス出口
2     アノードガス供給源
21    アノードガス吸気管
3     カソードガス供給源
31    カソードガス供給管
32    カソードガス吸気管
33    未反応カソードガス排気管
4     未反応アノードガス排気管
41    加圧装置
42    ガス混合装置
43    未反応カソードガス排出量制御エレメント
44    未反応アノードガス回流管
5     加湿装置
51    未反応ガス入口
52    加湿未反応ガス出口
53    カソードガス源入口
54    加湿カソードガス出口
6     水冷システム
61    冷却水装置
62    冷却水給水ダクト
63    冷却水回流ダクト
64    水加圧装置
【図１】
2007299737.tif 000003
【図２】
2007299737.tif 000004
【図３】
2007299737.tif 000005